Un prebiotico è un nutriente che viene degradato dalla flora batterica intestinale, per cui costituisce il suo nutrimento. I prebiotici dunque permettono la sopravvivenza lungo il tempo della flora batterica intestinale, che ha numerosi effetti benigni sull'organismo e sulla salute generale (e.g., il genere Bifidobacterium e Lactobacillus producono acido lattico che contribuisce a distruggere alcuni agenti patogeni).
I prebiotici, allo stesso modo dei probiotici, possono essere assunti attraverso la regolare alimentazione o con un integratore alimentare.
Presentazione Il concetto di "prebiotico" è stato introdotto nel 1995 da Glenn Gibson e Marcel Roberfroid. Secondo la loro definizione, sono un cibo non digeribile che stimola la crescita e/o attività dei batteri benigni nel colon e intestino tenue; siccome non sono digeribili, sono resistenti al pH acido dello stomaco (e dunque agli enzimi digestivi) e non sono assorbibili dalla parete intestinale. I prebiotici sono dunque il nutrimento e fonte di energia principale del microbiota umano annidato nell'intestino; tipicamente sono delle fibre vegetali, dunque un tipo di carboidrati (i carboidrati sono amidi, zuccheri e fibre come la crusca nei farinacei integrali), per la precisione carboidrati oligosaccaridi. La minoranza, per esempio, è composta dagli amidi resistenti. Quanto i vari batteri degradano i prebiotici, essi come prodotto di scarto producono catene corte di acidi grassi (SCFA) che vengono assorbiti dagli enterociti (le cellule della parete intestinale), per cui finiscono nel sangue. Questi acidi grassi sono estremamente salutari per l'organismo. Tra essi, si contano l'acido lattico, l'acido butirrico e l'acido propionico. Ad esempio, tutti gli acidi grassi a catena corta abbassano il pH del colon. Un altro prodotto di scarto è il peptidoglicano, che stimola il sistema immunitario. I prodotti di scarto benefici derivano dal tipo di prebiotico assunto e da quali batteri è composta la flora batterica, per cui non sono casuali.
Gruppi di prebiotici I due gruppi più importanti di prebiotici sono i frutto-oligosaccaridi (FOS) e i galatto-oligosaccaridi (GOS), a cui si aggiungono i trans-galatto-oligossaccaridi (TSO), i fruttani e gli oligosaccaridi derivati dal glucosio (incluso l'amido resistente), gli oligosaccaridi pectici (POS) cioè derivati dalla pectina e infine gli oligosaccaridi non-carboidrati. I galatto-oligosaccaridi in particolare stimolano il genere Bifidobacterium e Lactobacillus già da neonati e, in misura minore, gli Enterobacteria, Bacteroidetes e Firmicutes. I Firmicutes vengono nutriti in particolare dall'amido resistente. Un esempio di oligosaccaride non-carboidrato è l'insieme di flavanoli contenuti nel cacao: non sono ufficialmente classificati come prebiotici, ma i test in vitro e in vivo hanno dimostrato che possono stimolare la flora batterica che produce acido lattico.
Sintesi artificiale dei prebiotici I FOS sono presenti in 36.000 piante, ma la concentrazione è scarsa. Pertanto, i FOS utilizzabili come prebiotico vengono sintetizzati artificialmente. I composti utilizzati nel processo di produzione sono tuttavia costosi e pericolosi e la concentrazione finale di FOS resta ancora bassa. Pertanto, i FOS non possono essere prodotti su scala industriale e essere diffusi nel mercato di massa sottoforma di integratore alimentare.
I GOS sono sintetizzabili chimicamente attraverso lo spostamento nucleofilo (Nucleophilic Displacement) e elettrofilo (Electrophilic Displacement) attraverso degli enzimi. Questo processo produttivo è molto costoso, ma permette di produrre grandi quantità di GOS. Altri modi di produrre GOS più economici portano a quantità prodotte più basse.
Alimenti prebiotici Siccome le quantità di prebiotici negli alimenti sono scarsi, i prebiotici vengono anche venduti sottoforma di integratore alimentare (e.g., inulina pura a catena lunga). Nel mondo industriale, è più semplice produrre e conservare i prebiotici rispetto ai probiotici. La produzione dei prebiotici avviene a partire dal lattosio, saccarosio, amidi e dagli alimenti contenenti prebiotici. Questa facilità di produzione e conservazione insieme alla mole di effetti benefici della flora batterica intestinale sulla salute umana ha reso i prebiotici l'oggetto di numerose ricerche scientifiche.
Gli alimenti prebiotici naturali, a partire dai quali si possono creare anche integratori alimentari di prebiotici, in base al contenuto di inulina (senza distinguere tra inulina a catena corta e a catena lunga) e oligofruttosio (g/100g in media) sono: +NomeInulinaOligofruttosioRadice di cicoria essiccata41,622,9Foglie di taràssaco crude13,510,8Foglie di tarassaco cotte9,17,3Topinambùr18,013,5Aglio fresco12,55,0Aglio essiccato28,211,3Porro fresco6,55,2Cipolla fresca4,34,3Cipolla essiccata18,318,3Cipolla cotta3,03,0Crusca di grano/frumento2,52,5Grano cotto al forno2,42,4Farina di grano bollita0,40,4Orzo non cotto0,80,8Orzo cotto0,20,2Segale cotta0,70,7Asparago crudo2,52,5Asparago cotto1,71,7Grano integrale2,52,5Carciofo4,40,4Banana fresca0,50,5Banana essiccata1,41,4 Tra gli alimenti più ricchi, si contano la radice della cicoria essiccata, l'aglio essiccato e la cipolla essiccata. A questi prebiotici, si aggiungono anche la segale integrale, orzo integrale, soia, fagioli, piselli, pomodori, miele e il latte vaccino. Anche il latte materno contiene prebiotici.
Secondo un'altra ricerca, i prebiotici FOS sono perlopiù presenti nei cereali integrali, in particolare nella crusca di frumento e nelle farina integrale di segale (circa 0,7g/100g). I GOS invece sono perlopiù presenti nei legumi, specialmente nei prodotti a base di soia essiccata (circa 4g/100g). Altri cibi citati nello studio sono i lamponi, castagne, noci, uvetta, latte di soia e yogurt di soia.
Una terza ricerca italiana indica la quantità di prebiotici in 35 alimenti (g/100g): +NomeFOSGOSKestoseNystose1 F-β-FFnystoseRaffinoseStachyoseMirtilli0,0020 max.0,01060,0100 max.0,0100 max.0,0100 max.Castagne al vapore0,01520,0020 max.0,0050 max.0,11900,1100Uva passa0,0100 max.0,0500 max.0,0500 max.0,05450,0100 max.Lamponi0,01590,0020 max.0,0050 max.0,0020 max.0,0050 max.Noci0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,8700,0470Fagioli azuki rossi0,0200 max.0,0200 max.0,0200 max.0,12402,7000Fave secche0,0020 max.0,0050 max.0,0020 max.0,17100,5880Fave fresche0,0100 max.0,0100 max.0,0100 max.0,0100 max.0,0100 max.Farina di piselli0,0100 max.0,0100 max.0,0020 max.0,47301,6400Lupini freschi0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.Fagioli mungo verdi0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,32801,5500Soia tostata0,00310,0100 max.0,0100 max.0,70103,0700Soia essiccata0,0500 max.0,0020 max.0,0020 max.0,51302,8100Farina di soia0,0200 max.0,0200 max.0,0020 max.0,67703,2200Latte di soia0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,03890,2300Germogli di soia0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,0050 max.0,0020 max.Bistecca di soia0,0100 max.0,0100 max.0,0100 max.1,17003,6400Yogurt di soia0,0020 max.0,0100 max.0,0020 max.0,02630,1120Tempeh0,0100 max.0,0100 max.0,0100 max.0,0100 max.0,0349Tofu0,0100 max.0,0100 max.0,0020 max.0,02630,1140Amaranto (grani)0,02790,0020 max.0,0020 max.0,68800,2120Farina di grano saraceno0,00320,0020 max.0,0020 max.0,00230,0020 max.Bulgur0,27400,01970,0200 max.0,31900,0200 max.Farina di mais grossolana0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,00600,0020 max.Miglio sgusciato0,00400,0020 max.0,0020 max.0,05350,0107Farina d'avena0,00380,0050 max.0,0020 max.0,10100,1640Quinoa in grani0,0050 max.0,0100 max.0,0100 max.0,05690,0464Riso basmati0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,00900,0020 max.Riso rosso0,00230,0020 max.0,0020 max.0,04860,0020 max.Riso Venere0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,08620,0020 max.Farina di segale integrale0,50100,16500,10800,30700,0100 max.Semolino0,19500,0500 max.0,0500 max.0,23700,0500 max.Farro0,37100,01940,0200 max.0,40900,1000 max.Teff0,0020 max.0,0020 max.0,0020 max.0,14100,0020 max.Crusca di grano/frumento0,73000,02340,0200 max.1,21000,0213 Tra gli alimenti più ricchi di prebiotici di vario tipo, si contano dunque la crusca di grano/frumento, la farina di segale integrale, gran parte dei derivati della soia secchi (dunque esclusi il latte di soia e yogurt di soia), la farina di piselli e i fagioli (sia azuki rossi che mungo verdi). La soia contiene fitoestrogeni, che in più nelle donne diminuiscono il rischio di sviluppare il tumore al seno; tuttavia, il legame con gli altri tipi di tumore è incerto. Parte di questi potenziali effetti collaterali deriva dalla somiglianza tra fitoestrogeni e estrogeni naturali umani prodotti all'interno del corpo (cioè per via endogena), nonostante i fitoestrogeni siano più deboli degli estrogeni naturali. La soia geneticamente modificata (e dunque non bio), per esempio per essere resa più resistente ai parassiti, non ha effetti negativi sul microbiota intestinale dei ratti in base all'analisi del loro sangue e feci e non ha mostrato effetti allergici sull'Uomo in base a uno studio su circa 1750 pazienti.
Altri prebiotici potenziali e de facto Le ricerche relativamente più recenti si concentrano anche sulle alghe (sia macroalghe che microalghe), che in tono scherzoso vengono definite "un oceano di possibilità": le alghe contengono polisaccaridi complessi che resistono all'acidità gastrica e assorbimento intestinale e hanno dato risultati promettenti su test su animali in vivo e test in vitro, ma al 2019 mancavano ancora studi su soggetti umani. Gli effetti sono stati studiati e suddivisi per tipo di alga: alga bruna, rossa e verde. Le alghe sono anche ricche di potenziali proprietà benefiche per il corpo siccome contengono catechine, flavonoidi, florotannini e carotenoidi per la fotosintesi e una piccola dose di acidi grassi Omega-3 vegetali; ad esempio, potrebbero avere effetti antiossidanti, antinfiammatori e potrebbero mitigare il rischio di contrarre il diabete mellito di tipo II. Le alghe fermentate sono un ingrediente del kimchi; uno studio ha mostrato come il consumo di kimchi contenente l'alga Laminaria japonica per 4 settimane ha promosso la crescita e sopravvivenza dei batteri che producono acido lattico nei soggetti umani. Le alghe inoltre contengono beta-glucano (o "β-glucano"), un polimero che funge da prebiotico siccome non viene metabolizzato dalla saliva, succo gastrico e intestino tenue, per cui viene metabolizzato dalla flora batterica nell'intestino crasso. Sia il beta-glucano che l'inulina riducono il rapporto tra Firmicutes e Bacteroidetes (F/B), un importante parametro di misurazione del microbiota intestinale. Il beta-glucano ha effetti simili all'inulina ma, in più, ha il vantaggio di promuovere meglio la crescita del Bifidobacterium longum. Il beta-glucano si trova in abbondanza nei funghi commestibili e lievito alimentare e in alcuni cereali (orzo e avena), ma si trova ancora più in abbondanza nelle alghe. Inoltre, le alghe (incluse le microalghe) sono una materia prima molto sostenibile per produrre e estrarre beta-glucano siccome crescono velocemente e in abbondanza e ne contengono parecchio. Una specie citata esplicitamente che contiene molto betaglucano è l'Euglena, una microalga. Il beta-glucano è anche antinfiammatorio, anticancro, abbassa il colesterolo e ha effetti positivi sulla pelle e diabete. L'Euglena gracilis contiene un beta-glucano molto particolare, il paramilone, che è usato nelle terapie anticancro. Il 70-80% del suo peso secco è composto da paramilone, mentre nel lievito alimentare si ferma al 30-50% e nei cereali al 5-8%. Il lievito alimentare si comporta come un prebiotico a causa del suo contenuto di beta-glucano, anche se inferiore a quello di microalghe come l'Euglena gracilis